《工厂电气与PLC控制技术》-第一章习题答案

习题答案第一章题目1-1.何谓电磁式电器的吸力特性与反力特性？为什么两者配合应尽量靠近？1-2.单向交流电磁铁短路环断裂或脱落后，工作中会出现什么故障？为什么？1-3.触头设计成双断口桥式结构原因是什么？1-4.交流接触器在衔铁吸合吸合瞬间线圈中为什么会产生很大的冲击电流？1-5.从结构、性能及故障形式等方面说明交流接触器与直流接触器的主要区别是什么？1-6.额定电压相同，交流电磁线圈误接入直流电源或直流线圈误接入交流电源会发生什么现象？为什么？1-7.中间继电器与接触器有什么区别？1-8.某机床上一台型号为Y132－S－4交流电动机，额定功率5.5KW，电压380V，电流为11.6A，起动电流为额定电流的7倍。试为其起、停控制线路选择电源开关、熔断器、热继电器、按钮、接触器等电器元件的型号与规格。1-9.电动机起动电流远大于热继电器整定电流，起动时热继电器会不会动作？为什么？如何防止可能发生的误动作？1-10．既然在电动机控制主电路中装有熔断器，为什么还要装热继电器？1-11．能否用过电流继电器取代热继电器进行过载保护？为什么？1-12．何谓失压保护？在控制线路中通常采用哪些方式实现这种保护？1-13．为什么固态继电器使用中要设置瞬间过电压保护？控制线路中通常采用什么方法实现？1-14．电气原理图区划分和区号检索有什么规定？对线路分析有什么帮助？1-15．画出星形－三角形换接起动控制线路，并说明该线路的优缺点及适合的场合？1-16．何谓反接制动、能耗制动？各有什么特点？控制线路各有什么要求？交直流电动机的能耗制动控制线路有什么区别？1-17．有一台4级带式运输机，分别由M1～M44台小功率交流电动机拖动，起动时要求按M1→M2→M3→M4顺序依次间隔起动，停车时按相反顺序依次间隔停车。试设计电气控制线路，并设置必要的电气保护。1-18．某码头有一台装卸小车由一台小功率三相笼型异步电动机拖动，其动作顺序与控制的要求是：1）小车由原位起动前进到1位自动停留t1时间，装第一种料。2）1位装料完毕，自动返回原位，并停留t2时间，卸第一种料。3）卸料完毕，自动前进经1位不停留直到2位停t3时间装第二种料。4）2位装料完毕，自动返回至原位，停留t4时间卸第二种料。5）至此一个循环结束。此后按上述过程自动循环，直至完成装卸任务，按停止按钮。试设计电气控制原理线路，并设置必要的电气保护。1-19．某机床由两台三相笼型异步电动机M1、M2拖动，其控制要求是：（1）M1功率较大，要求采用星形－三角形换接起动，停车带有能耗制动。（2）M1与M2的起/停控制顺序是：先开M1，经1min后方允许M2起动，停车顺序相反，只有在M2停车后才允许M1停车。（3）M1、M2的起停控制均可以两处操作。试设计电气控制原理线路，并设置必要的电气保护。1-20．某机床电力拖动要求工作台往复一次，其主轴电动机转向改变一次。试以行程控制原则设计该部分控制的电气原理图。1-21．电气控制系统分析的任务是什么？分析哪些内容？应达到什么要求？1-22．在电气控制线路分析中，主要涉及哪些资料的技术文件？说明电气原理图阅读分析的基本方法与步骤。1-23．说明X62W机床工作台各方向运动，包括慢速自动进给和快速移动的控制过程，主轴变速及制动控制过程以及相互间联锁保护的工作原理。第一章解答1-1.何谓电磁式电器的吸力特性与反力特性？为什么两者配合应尽量靠近？所谓吸力特性：是指吸动过程中电磁吸力Fat随衔铁与铁心间气隙δ变化的关系曲线。所谓反力特性:是指吸动过程中反作用力Fr与气隙δ的关系曲线。???1-2.单向交流电磁铁短路环断裂或脱落后，工作中会出现什么故障？为什么？产生振动和噪声及发热。因为正弦交流电在V为0时吸力<反力，如果单向电磁铁短路环断裂或脱落后，单向电磁铁就会出现以50Hz的频率不断的吸合和断开的过程，由此产生振动和噪声。同时单向电磁铁的启动电流>>正常工作电流，线圈不断在大电流状态下工作回产生热量。1-3.触头设计成双断口桥式结构原因是什么？桥式结构双断口触头。当触头打开时，在断口中产生电弧，在电动力F的作用下，使电弧向外运动并拉长，加快冷却并熄灭。1-4.交流接触器在衔铁吸合吸合瞬间线圈中为什么会产生很大的冲击电流？交流电磁铁的励磁电流与气隙成正比。吸合瞬间其衔铁与铁心间气隙最大，因此在吸合瞬间线圈中的电流很大。1-5.从结构、性能及故障形式等方面说明交流接触器与直流接触器的主要区别是什么？区别是铁心结构、线圈形状、灭弧方式以及吸力特性、故障形式：1、交流有短路环。2、交流线圈短粗，直流线圈长细。3、交流有电动力灭弧，直流有磁吹灭弧4、交流接触器吸力特性比较平坦，直流接触器吸力特性曲线比较陡峭5、交流接触器会产生振动和噪声。1-6.额定电压相同，交流电磁线圈误接入直流电源或直流线圈误接入交流电源会发生什么现象？为什么？交流电磁线圈误接入直流电源会出现电流过大而发热烧毁线圈。直流线圈误接入交流电源会出现不能吸合的现象。1-7.中间继电器与接触器有什么区别？中间继电器与接触器相比，其触头对数多，触头容量小（额定电流<10A），动作灵敏度高。1-8.某机床上一台型号为Y132-S-4交流电动机，额定功率5.5KW，电压380V，电流为11.6A，起动电流为额定电流的7倍。试为其起、停控制线路选择电源开关、熔断器、热继电器、按钮、接触器等电器元件的型号与规格。选择原则是：起、停控制线路电源开关的额定电压≥380V、额定电流＝（1.5～2.5）11.6A；熔断器的额定电流＝（1.5～2.5）11.6A；热继电器的整定电流＝1.05×11.6A；按钮的电流≥接触器线圈的正常工作电流；接触器的主触头额定电压≥380V、额定电流＝，其中k＝（1～1.4），选CJ10-20。1-9.电动机起动电流远大于热继电器整定电流，起动时热继电器会不会动作？为什么？如何防止可能发生的误动作？答：虽然电动机起动电流远大于热继电器整定电流，但起动时热继电器是不会动作的。因为电动机起动时其电流是逐步减小的，而流过热继电器元件的电流要经过一定时间后其触头才能动作而切断电动机的控制线路。为了防止可能发生的误动作，应保证电动机起动时间<热继电器元件的动作时间。1-10．既然在电动机控制主电路中装有熔断器，为什么还要装热继电器？答：因为熔断器是对线路的严重过载和短路保护，而热继电器主要是对电动机断相及小电流过载保护作用。因此2个保护都要装。1-11．能否用过电流继电器取代热继电器进行过载保护？为什么？答：不能，因为电流继电器是对电路瞬时过流保护，而热继电器是对电路过流的延时保护。1-12．何谓失压保护？在控制线路中通常采用哪些方式实现这种保护？答：为了防止电压恢复时电动机的自行起动或电器元件的自行投入工作而设置的保护，称为失电压保护。在线路中采用接触器及按钮控制电动机的起停，具有失电压保护作用。1-13．为什么固态继电器使用中要设置瞬间过电压保护？控制线路中通常采用什么方法实现？答：因为固态继电器采用晶闸管输出，晶闸管抗过电压能力减弱。输出端要采用RC浪涌吸收回路或加非线性压敏电阻吸收瞬变电压。1-14．电气原理图区划分和区号检索有什么规定？对线路分析有什么帮助？答：图面区域的划分与电路功能标注可以在图样上方，也可以设置在图的下方。它是为了便于检索电气线路方便阅读分析，避免遗漏而设置的。1-15．画出星形－三角形换接起动控制线路，并说明该线路的优缺点及适合的场合？答：图形如P36图1-50。这种线路仅适用于正常运行时定子绕组接成三角形，并且定子绕组有六个头尾端的电动机。由于起动时定子绕组为星形接法，绕组相电压由额定380V降为220V，起动转矩只有全压起动时的1/3，所以这种起动控制线路只适用于像金属切削机床一类轻载或空载起动场合。1-16．何谓反接制动、能耗制动？各有什么特点？控制线路各有什么要求？交直流电动机的能耗制动控制线路有什么区别？答：反接制动的原理是利用改变电源相序，使定子绕组产生一个反方向的旋转磁场，从而产生一个反向制动转矩，使电动机迅速停转。反接制动的特点是制动快但冲击大。对控制线路的要求为在制动阶段主电路串电阻限流限制过大冲击，当电动机在停止转动前要及时切除反相序电源以防反向再起动。能耗制动是指电动机脱离三相交流电源后，定子绕组通入直流电形成固定磁场，高速转动的笼型绕组与磁场相互作用而产生感应电流并以热能形式消耗在转子回路中。能耗制动的特点是制动缓和而平稳，冲击小。制动结束后要求及时切除直流电源，以免因过热损坏定子绕组。1-17．有一台4级带式运输机，分别由M1～M44台小功率交流电动机拖动，起动时要求按M1→M2→M3→M4顺序依次间隔起动，停车时按相反顺序依次间隔停车。试设计电气控制线路，并设置必要的电气保护。答：见纸质图。1-18．某码头有一台装卸小车由一台小功率三相笼型异步电动机拖动，其动作顺序与控制的要求是：1）小车由原位起动前进到1位自动停留t1时间，装第一种料。2）1位装料完毕，自动返回原位，并停留t2时间，卸第一种料。3）卸料完毕，自动前进经1位不停留直到2位停t3时间装第二种料。4）2位装料完毕，自动返回至原位，停留t4时间卸第二种料。5）至此一个循环结束。此后按上述过程自动循环，直至完成装卸任务，按停止按钮。试设计电气控制原理线路，并设置必要的电气保护。答：见纸质图。1-19．某机床由两台三相笼型异步电动机M1、M2拖动，其控制要求是：（1）M1功率较大，要求采用星形－三角形换接起动，停车带有能耗制动。（2）M1与M2的起/停控制顺序是：先开M1，经1min后方允许M2起动，停车顺序相反，只有在M2停车后才允许M1停车。（3）M1、M2的起停控制均可以两处操作。试设计电气控制原理线路，并设置必要的电气保护。答：见纸质图。1-20．某机床电力拖动要求工作台往复一次，其主轴电动机转向改变一次。试以行程控制原则设计该部分控制的电气原理图。答：见纸质图。1-21．电气控制系统分析的任务是什么？分析哪些内容？应达到什么要求？答：任务：掌握电气控制线路的工作原理、技术指标、使用方法、调试维护要求等。内容：1．设备说明书。2．电气控制原理图。3．电气设备的总装接线图。4．电器元件布置图与接线图。要求：1．设备说明书中：1）设备的构造，主要技术指标，机械、液压、气动部分的传动方式与工作原理。2）电气传动方式，电机及执行电器的数目、规格型号、安装位置、用途与控制要求。3）了解设备的使用方法，各操作手柄、开关、旋钮、指示装置的布置以及在控制线路中的作用。4）必须清楚的了解与机械、液压部分直接关联的电器（行程开关、电磁阀、电磁离合器、传感器等）的位置、工作状态及与机械、液压部分的关系，在控制中的作用等。2．电气控制原理图分析电气控制原理图的主电路、控制电路、辅助电路、保护、联锁环节以及特殊控制电路等部分组成。还必须与阅读其他技术资料结合起来。例如，各种电动机及执行元件的控制方式、位置及作用，各种与机械有关的位置开关，主令电器的状态等。分析出控制线路的主要参数和技术指标，估计出各部分的电流、电压值，以便在调试或检修中合理地使用仪表。3．电气设备的总装接线图了解系统的组成分布状况，各部分的连接方式，主要电气部件的布置、安装要求，导线和穿线管的规格型号等。4．电器元件布置图与接线图是制造、安装、调试和维护电气设备必需的技术资料，在调试、检修中可通过布置图和接线图方便地找到各种电器元件和测试点，进行必